安信可ESP01 WIFI文档.docx
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安信可ESP01WIFI文档
ESP-01WiFi模块
规格书
版本1.0
2015年8月23日
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产品概述
ESP-01WiFi模块是由安信可科技开发的,该模块核心处理器ESP8266在较小尺寸封装中集成了业界领先的TensilicaL106超低功耗32位微型MCU,带有16位精简模式,主频支持80MHz和160MHz,支持RTOS,集成Wi-FiMAC/BB/RF/PA/LNA,板载天线。
该模块支持标准的IEEE802.11b/g/n协议,完整的TCP/IP协议栈。
用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能,也可以构建独立的网络控制器。
ESP8266是高性能无线SOC,以最低成本提供最大实用性,为WiFi功能嵌入其他系统提供无限可能。
图1ESP8266EX结构图
ESP8266EX是一个完整且自成体系的WiFi网络解决方案,能够独立运行,也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。
ESP8266EX在搭载应用并作为设备中唯⼀的应⽤处理器时,能够直接从外接闪存中启动。
内置的高速缓冲存储器有利于提⾼系统性能,并减少内存需求。
另外⼀种情况是,ESP8266EX负责无线上网接入承担WiFi适配器的任务时,可以将其添加到任何基于微控制器的设计中,连接简单易⾏,只需通过SPI/SDIO接口或I2C/UART口即可。
ESP8266EX强大的片上处理和存储能⼒,使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备,实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。
ESP8266EX高度片内集成,包括天线开关balun、电源管理转换器,因此仅需极少的外部电路,且包括前端模组在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。
有ESP8266EX的系统表现出来的领先特征有:
节能在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。
特点
•802.11b/g/n
•内置TensilicaL106超低功耗32位微型MCU,主频支持80MHz和160MHz,支持RTOS
•内置10bit高精度ADC
•内置TCP/IP协议栈
•内置TR开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络
•内置PLL、稳压器和电源管理组件,802.11b模式下+20dBm的输出功率
•A-MPDU、A-MSDU的聚合和0.4s的保护间隔
•WiFi@2.4GHz,支持WPA/WPA2安全模式
•支持AT远程升级及云端OTA升级
•支持STA/AP/STA+AP工作模式
•支持SmartConfig功能(包括Android和iOS设备)
•HSPI、UART、I2C、I2S、IRRemoteControl、PWM、GPIO
•深度睡眠保持电流为10uA,关断电流小于5uA
•2ms之内唤醒、连接并传递数据包
•待机状态消耗功率小于1.0mW(DTIM3)
•工作温度范围:
-40℃-125℃
主要参数
表1介绍了该模组的主要参数。
表1参数表
类别
参数
说明
无线参数
无线标准
802.11b/g/n
频率范围
2.4GHz-2.5GHz(2400M-2483.5M)
硬件参数
数据接⼝
UART/HSPI/I2C/I2S/IrRemoteContorl
GPIO/PWM
工作电压
3.0~3.6V(建议3.3V)
工作电流
平均值:
80mA
工作温度
-40°~125°
存储温度
常温
封装大小
14.3mm*24.8mm*3mm
外部接⼝
N/A
软件参数
无线网络模式
station/softAP/SoftAP+station
安全机制
WPA/WPA2
加密类型
WEP/TKIP/AES
升级固件
本地串口烧录/云端升级/主机下载烧录
软件开发
支持客户自定义服务器
提供SDK给客户二次开发
网络协议
IPv4,TCP/UDP/HTTP/FTP
用户配置
AT+指令集,云端服务器,Android/iOSAPP
接口定义
ESP-01共接出8个接口,表2是接口定义。
图2ESP-01管脚图
表2ESP-01管脚功能定义
序号
Pin脚名称
功能说明
1
GND
GND
2
GPIO2
通用IO,内部已上拉
3
GPIO0
1)工作模式选择:
悬空:
FlashBoot,工作模式
下拉:
UARTDownLoad,下载模式
4
RXD
串口0数据接收端RXD
5
VCC
3.3V,模块供电
6
RST
1)外部复位管脚,低电平复位
2)可以悬空或者接外部MCU
7
CH_PD
芯片使能,高电平使能,低电平失能
8
TXD
串口0数据发送端TXD
表3引脚模式
模式
GPIO0
GPIO2
UART下载模式
低
高
FlashBoot模式
高
高
表4接收灵敏度
参数
最小值
典型值
最大值
单位
输入频率
2412
2484
MHz
输入电阻
50
Ω
输入反射
-10
dB
72.2Mbps下,PA的输出功率
14
15
16
dBm
11b模式下,PA的输出功率
17.5
18.5
19.5
dBm
灵敏度
DSSS,1Mbps
-98
dBm
CCK,11Mbps
-91
dBm
6Mbps(1/2BPSK)
-93
dBm
54Mbps(3/464-QAM)
-75
dBm
HT20,MCS7(65Mbps,72.2Mbps)
-72
dBm
邻频抑制
OFDM,6Mbps
37
dB
OFDM,54Mbps
21
dB
HT20,MCS0
37
dB
HT20,MCS7
20
dB
外型与尺寸
ESP-01贴片式模组的外观尺寸为14.3mm*24.8mm*3mm(如图3所示)。
该模组采用的是容量为1MB,封装为SOP-210mil的SPIFlash。
模组使用的是3DBi的PCB板载天线。
图3ESP-01模组外观
图4ESP-01模组尺寸平⾯面图
表5ESP-01模组尺寸对照表
长
宽
高
PAD尺寸(底部)
Pin脚间距
14.3mm
24.8mm
3mm
0.9mmx1.7mm
2.54mm
功能描述
MCU
ESP8266EX内置TensilicaL106超低功耗32位微型MCU,带有16位精简模式,主频支持80MHz和160MHz,⽀持RTOS。
目前WiFi协议栈只⽤了20%的MIPS,其他的都可以用来做应用开发。
MCU可通过以下接口和芯片其他部分协同⼯作:
1.连接存储控制器、也可以用来访问外接闪存的编码RAM/ROM接口(iBus)
2.同样连接存储控制器的数据RAM接口(dBus)
3.访问寄存器的AHB接口
存储描述
内置SRAM与ROM
ESP8266EX芯片⾃身内置了存储控制器,包含ROM和SRAM。
MCU可以通过iBus、dBus和AHB接口访问存储控制器。
这些接口都可以访问ROM或RAM单元,存储仲裁器以到达顺序确定运行顺序。
基于目前我司DemoSDK的使用SRAM情况,用户可用剩余SRAM空间为:
RAMsize<36kB(station模式下,连上路由后,heap+data区大致可用36KB左右。
)目前ESP8266EX片上没有programmableROM,用户程序存放在SPIFlash中。
SPIFlash
当前ESP8266EX芯片支持使用SPI接口的外置Flash,理论上最大可支持到16MB的SPIflash。
目前该模组外接的是1MB的SPIFlash。
建议Flash容量:
1MB-16MB。
支持的SPI模式:
支持StandardSPI、DualSPI、DIOSPI、QIOSPI,以及QuadSPI。
注意,在下载固件时需要在下载工具中选择对应模式,否则下载后程序将无法得到正确的运行。
晶振
目前晶体40M,26M及24M均支持,使用时请注意在下载工具中选择对应晶体类型。
晶振输入输出所加的对地调节电容C1、C2可不设为固定值,该值范围在6pF~22pF,具体值需要通过对系统测试后进行调节确定。
基于目前市场中主流晶振的情况,⼀般26Mhz晶振的输入输出所加电容C1、C2在10pF以内;⼀般40MHz晶振的输入输出所加电容10pF选用的晶振自身精度需在±10PPM。
晶振的工作温度为-20°C-85°C。
晶振位置尽量靠近芯片的XTALPins(走线不要太长),同时晶振走线须用地包起来良好屏蔽。
晶振的输入输出走线不能打孔走线,即不能跨层。
晶振的输入输出走线不能交叉,跨层交叉也不行。
晶振的输入输出的bypass电容请靠近芯片左右侧摆放,尽量不要放在⾛线上。
晶振下方4层都不能走高频数字信号,最佳情况是晶振下方不走任何信号线,晶振TOP面的铺通区域越大越好。
晶振为敏感器件,晶振周围不能有磁感应器件,比如大电感等。
接口说明
表6接口说明
接口名称
管脚
功能说明
HSPI接⼝
IO12(MISO),IO13(MOSI),IO14(CLK),IO15(CS)
可外接4SPIFlash、显示屏和MCU等。
PWM接⼝
IO12(R),IO15(G),IO13(B)
demo中提供4路PWM(用户可自行扩展至8路),可用来控制彩灯,蜂鸣器,继电器及电机等。
IR接⼝
IO14(IR_T),IO5(IR_R)
IRRemoteControl4接口由软件实现,接口使用NEC编码及调制解调,采用38KHz的调制载波。
ADC接⼝
TOUT
可⽤于检测VDD3P3(Pin3,Pin4)电源电压和TOUT(Pin6)的输入电压(二者不可同时使用)。
可用于传感器等应用。
I2C接⼝
IO14(SCL),IO2(SDA)
可外接传感器及显示屏等
UART接⼝
UART0:
TXD(U0TXD),
RXD(U0RXD),IO15(RTS),
IO13(CTS)
UART1:
IO2(TXD)
可外接UART接口的设备。
下载:
U0TXD+U0RXD或者GPIO2+U0RXD
通信(UART0):
U0TXD,U0RXD,MTDO(U0RTS),MTCK(U0CTS)Debug:
UART1_TXD(GPIO2)可作为debug信息的打印。
UART0在ESP8266EX上电默认会输出一些打印信息。
对此敏感的应用,可以使用UART的内部引脚交换功能,在初始化的时候,将U0TXD,U0RXD分别与U0RTS,U0CTS交换。
硬件上将MTDOMTCK连接到对应的外部MCU的串⼝进行通信。
I2S接⼝
I2S输入:
IO12(I2SI_DATA);
IO13(I2SI_BCK);
IO14(I2SI_WS);
主要⽤于音频采集、处理和传输。
I2S输出:
IO15(I2SO_BCK);
IO3(I2SO_DATA);
IO2(I2SO_WS).
最大额定值
表7最⼤大额定值
额定值
条件
值
单位
存储温度
-40to125
℃
最大焊接温度
260
℃
供电压
IPC/JEDECJ-STD-020
+3.0to+3.6
V
建议工作环境
表8建议工作环境
工作环境
名称
最小值
典型值
最大值
单位
工作温度
-40
20
125
℃
供电电压
VDD
3.0
3.3
3.6
V
数字端口特征
表9数字端口特征
端⼝
典型值
最小值
典型值
最大值
单位
输入逻辑电平低
VIL
-0.3
0.25VDD
V
输入逻辑电平⾼
VIH
0.75VDD
VDD+0.3
V
输出逻辑电平低
VOL
N
0.1VDD
V
输出逻辑电平⾼
VOH
0.8VDD
N
V
注意:
如无特殊说明,测试条件为:
VDD=3.3V,温度为20℃。
RF参数
表10RF参数
描述
最小值
典型值
最大值
单位
输入频率
2400
2483.5
MHz
输入阻抗值
50
ohm
输入反射值
-10
dB
PA输出功率为72.2Mbps
15.5
16.5
17.5
dBm
11b模式下PA输出功率
19.5
20.5
21.5
dBm
接收灵敏度
CCK,1Mbps
-98
dBm
CCK,11Mbps
-91
dBm
6Mbps(1/2BPSK)
-93
dBm
54Mbps(3/464-QAM)
-75
dBm
HT20,MCS7(65Mbps,72.2Mbps)
-72
dBm
邻频抑制
OFDM,6Mbps
37
dB
OFDM,54Mbps
21
dB
HT20,MCS0
37
dB
HT20,MCS7
20
dB
功耗
下列功耗数据是基于3.3V的电源、25°C的周围温度,并使用内部稳压器测得。
[1]所有测量均在没有SAW滤波器的情况下,于天线接口处完成。
[2]所有发射数据是基于90%的占空比,在持续发射的模式下测得的。
表11功耗
模式
最小值
典型值
最大值
单位
传送802.11b,CCK11Mbps,POUT=+17dBm
170
mA
传送802.11g,OFDM54Mbps,POUT=+15dBm
140
mA
传送802.11n,MCS7,POUT=+13dBm
120
mA
接收802.11b,包长1024字节,-80dBm
50
mA
接收802.11g,包长1024字节,-70dBm
56
mA
接收802.11n,包长1024字节,-65dBm
56
mA
Modem-Sleep①
15
mA
Light-Sleep②
0.9
mA
Deep-Sleep③
10
uA
PowerOff
0.5
uA
注①:
Modem-Sleep⽤于需要CPU一直处于工作状态如PWM或I2S应⽤等。
在保持WiFi连接时,如果没有数据传输,可根据802.11标准(如U-APSD),关闭WiFiModem电路来省电。
例如,在DTIM3时,每sleep300mS,醒来3mS接收AP的Beacon包等,则整体平均电流约15mA。
注②:
Light-Sleep用于CPU可暂停的应用,如WiFi开关。
在保持WiFi连接时,如果没有数据传输,可根据802.11标准(如U-APSD),关闭WiFiModem电路并暂停CPU来省电。
例如,在DTIM3时,每sleep300ms,醒来3ms接收AP的Beacon包等,则整体平均电流约0.9mA。
注③:
Deep-Sleep不需一直保持WiFi连接,很长时间才发送一次数据包的应用,如每100秒测量⼀次温度的传感器。
例如,每300s醒来后需0.3s-1s连上AP发送数据,则整体平均电流可远小于1mA。
倾斜升温
表12倾斜升温
倾斜升温TS最大值-TL
最大值3℃/秒
预热
最小温度值(TSMin.)
典型温度值(TSTyp.)
最⼤温度值(TSMax.)
时间(TS)
150℃
175℃
200℃
60~180秒
倾斜升温(TLtoTP)
最大值3℃/秒
持续时间/温度(TL)/时间(TL)
217℃/60~150秒
温度峰值(TP)
最高温度值260℃,持续10秒
目标温度峰值(TP目标值)
260℃+0/-5℃
实际峰值(tP)5℃持续时间
20~40秒
倾斜降温
最大值6℃/秒
从25℃调至温度峰值所需时间(t)
最大8分钟
原理图
图5ESP-01原理图
产品试用
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